芝加哥大学普利兹克分子工程学院的研究人员开发了一种计算贴片,可以直接在人体上运行AI模型,而不是将数据发送到连接的智能手机、云服务器或其他外部处理器。
发表在《Nature Electronics》期刊上的研究中,研究人员Sihong Wang将这一发展比作拥有"集成到[用户]设备中的个人即时医生"。
尽管这项技术距离商业化还很远,但它解决了当今大多数可穿戴设备本质上仅作为数据收集器的事实。虽然智能手表长期以来一直在测量心率、运动、血氧水平、心电图信号等,但这些数据通常会被传输到智能手机进行分析,或者像新推出的具有AI功能的Google Health那样,甚至传输到云服务器。
基于皮肤的AI推理可能会彻底改变医疗保健
研究人员开发的新型贴片直接在皮肤上同时执行传感和AI推理,分析在毫秒内完成,无需依赖无线通信、云计算或其他外部因素。
超低延迟对于某些医疗状况(如心室颤动)尤其重要,在这种情况下,即使是几秒钟的延迟也可能产生重大影响。
然而,这项技术还有其他好处,论文强调了由于设备端处理而减少了功耗和隐私风险。
可拉伸晶体管可以弯曲并适应皮肤,这使得贴片成为可能,而传统芯片和旧硬件中的刚性硅以前会使这成为不可能。然而,凝胶电解质层也带来了自身的挑战,威胁到像液体一样移动并使电气组件短路。
Wang补充道:"我们必须问的问题是,我们是否可以使用或改变这些聚合物的特性,使其与微电子行业使用的主要图案化方法——光刻技术兼容。"
心室颤动显然是这项研究的主要关注点,借助捐赠的人类心脏,研究团队能够确认该贴片以99.6%的准确率定位波前位置的能力。
该研究声称能够"实现适用于各种健康数据的多样化边缘处理功能,包括用于心脏病预测的多层感知器(MLP)以及用于精确跟踪心脏表面心律失常颤动波前的卷积操作。"
虽然这项特定研究涉及皮肤贴片,但它也暗示了"可植入体内边缘"计算的未来,实现真正的智能健康。下一代植入物正在瞄准"高分辨率信号测量",以便从实际活体器官获取高度准确的实时数据。
这项技术的未来远远超出了人类医疗保健
除了人类数据外,带有集成计算功能的贴片和植入物还可以彻底改变机器人技术,赋予人形机器人具有实时准确度的人类般感官,使它们非常适合在无线通信可能不可靠的灾难救援工作中使用。
这种类型的强化学习在一项类似蚂蚁的机器人研究中得到了测试,其中微型机器人能够以与传统计算机模拟相当的成功率导航环境。
展望未来,该技术的商业版本将标志着人工智能的重大转变,技术将部署在边缘,而不是在容易产生延迟的数据中心。
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